DE102011075519A1 - Method for determining mass flow rate of e.g. gas in main pipe, involves determining value of thermal characteristics of medium, so that flow rate value is determined based on amplitudes under consideration of thermal characteristics value - Google Patents

Method for determining mass flow rate of e.g. gas in main pipe, involves determining value of thermal characteristics of medium, so that flow rate value is determined based on amplitudes under consideration of thermal characteristics value Download PDF

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Florian Krogmann
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    • G01F1/69Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow using a particular type of heating, cooling or sensing element of resistive type
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Abstract

The method involves detecting courses of temperature signals of respective temperature sensors that are in thermal contact with a medium, where the sensors are positioned above and below a heat source related to medium flow direction. Phase difference among the signals and amplitudes of the signals is determined. Value of thermal characteristic of the medium is determined based on the phase difference between the temperature signals, so that value of medium flow rate is determined based on the amplitudes under the consideration of the thermal characteristics value. An independent claim is also included for a measuring transducer for determining mass flow of a medium in a spacer.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum thermischen Bestimmen des Massedurchflusses eines Mediums in einer Leitung.The present invention relates to a method and apparatus for thermally determining the mass flow of a medium in a conduit.

Die thermische Durchflussmessung ist als zuverlässiges Messverfahren etabliert, wobei es jedoch erforderlich ist, die Messumformer für die thermische Durchflussmessung für die jeweils zu messenden Medien, insbesondere Gase spezifische zu kalibrieren. Falls sich die Gaszusammensetzung nach einer Kalibrierung ändert, ist entweder eine Neukalibrierung erforderlich, oder es sind zusätzliche Sensoren erforderlich, um die thermischen Gaseigenschaften, welche die Durchflussmessung beeinflussen können, zu ermitteln.The thermal flow measurement is established as a reliable measurement method, but it is necessary to calibrate the transmitters for the thermal flow measurement for the respective media to be measured, in particular gases specific. If the gas composition changes after calibration, either a recalibration is required or additional sensors are required to determine the thermal gas properties that may affect the flow measurement.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum thermischen Bestimmen des Masseduchflusses eines Mediums bereitzustellen, wobei die thermischen Eigenschaften des Mediums bzw. sich verändernde thermische Eigenschaften eines Mediums ohne zusätzliche Sensorik ermittelt werden können.It is therefore the object of the present invention to provide a method and a device for thermally determining the mass flow of a medium, wherein the thermal properties of the medium or changing thermal properties of a medium can be determined without additional sensors.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß Gelöst durch das Verfahren gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 und die Vorrichtung gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 11.The object is achieved by the method according to the independent claim 1 and the device according to independent claim 11.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Bestimmen des Massedurchflusses eines Mediums in einer Leitung umfasst:

  • – Betreiben einer modulierten Wärmequelle im thermischen Kontakt mit dem Medium;
  • – Erfassen des Verlaufs mindestens eines ersten Temperatursignals von mindestens einem ersten Temperatursensor im thermischen Kontakt mit dem Medium, welcher bezogen auf die Strömungsrichtung des Mediums oberhalb der Wärmequelle positioniert ist;
  • – Erfassen des Verlaufs mindestens eines zweiten Temperatursignals von mindestens einem zweiten Temperatursensor im thermischen Kontakt mit dem Medium, welcher bezogen auf die Strömungsrichtung des Mediums unterhalb der Wärmequelle positioniert ist;
  • – Bestimmen einer Phasendifferenz zwischen dem ersten Temperatursignal und dem zweiten Temperatursignal sowie der Amplitude des ersten Temperatursignals und der Amplitude des zweiten Temperatursignals;
  • – Bestimmen eines Werts einer thermischen Eigenschaft des Mediums anhand der Phasendifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Temperatursignal; und
  • – Bestimmen eines Werts des Durchflusses des Mediums anhand der Amplituden des ersten und des zweiten Temperatursignals unter Berücksichtigung des Werts der thermischen Eigenschaft des Mediums.
The method according to the invention for determining the mass flow rate of a medium in a line comprises:
  • - Operating a modulated heat source in thermal contact with the medium;
  • Detecting the course of at least one first temperature signal from at least one first temperature sensor in thermal contact with the medium, which is positioned above the heat source with respect to the flow direction of the medium;
  • Detecting the course of at least one second temperature signal from at least one second temperature sensor in thermal contact with the medium, which is positioned below the heat source with respect to the flow direction of the medium;
  • Determining a phase difference between the first temperature signal and the second temperature signal and the amplitude of the first temperature signal and the amplitude of the second temperature signal;
  • - determining a value of a thermal property of the medium based on the phase difference between the first and the second temperature signal; and
  • - Determining a value of the flow of the medium based on the amplitudes of the first and the second temperature signal taking into account the value of the thermal property of the medium.

Das Medium kann ein Gas oder eine Flüssigkeit sein, wobei das Haupteinsatzgebiet der Erfindung derzeit bei Gasen gesehen wird.The medium may be a gas or a liquid, the main field of use of the invention currently being seen with gases.

In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die Wärmequelle ein Heizelement, insbesondere ein Widerstandsheizelement.In a development of the invention, the heat source comprises a heating element, in particular a resistance heating element.

Die thermische Eigenschaft des Mediums kann erfindungsgemäß insbesondere von der Wärmeleitfähigkeit, den Wärmeübergangskoeffizienten zwischen dem Medium und den Temperatursensoren bzw. der Wärmequelle, der Wärmekapazität und/oder der Temperaturleitfähigkeit des Mediums abhängt.According to the invention, the thermal property of the medium can depend, in particular, on the thermal conductivity, the heat transfer coefficient between the medium and the temperature sensors or the heat source, the heat capacity and / or the thermal conductivity of the medium.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung geht in die Bestimmung des Durchflusses weiterhin die Heizleistung ein.According to one embodiment of the invention continues in the determination of the flow rate, the heating power.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung umfasst das Verfahren weiter: Überprüfen der Validität des anhand der Phasendifferenz bestimmten Werts der thermischen Eigenschaft des Mediums anhand des ermittelten Durchflusses.According to a development of the invention, the method further comprises: checking the validity of the value determined by the phase difference of the thermal property of the medium based on the determined flow.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung umfasst das Verfahren weiter: Korrigieren des anhand der Phasendifferenz bestimmten Werts der thermischen Eigenschaft des Mediums anhand des bestimmten Durchflusses; und Bestimmen eines korrigierten Durchflusses des Mediums anhand der Amplituden des ersten und des zweiten Temperatursignals unter Berücksichtigung des korrigierten Werts der thermischen Eigenschaft des Mediums.According to a development of the invention, the method further comprises: correcting the value of the thermal property of the medium determined on the basis of the phase difference on the basis of the determined flow; and determining a corrected flow of the medium based on the amplitudes of the first and the second temperature signal taking into account the corrected value of the thermal property of the medium.

Gegebenenfalls kann wiederholt anhand des korrigierten Durchflusses eine erneute Korrektur des Werts der thermischen Eigenschaften erfolgen, und damit wieder eine neue Bestimmung eines korrigierten Durchflusses durchgeführt werden, bis die Folge der korrigierten Durchflussmesswerte bzw. die Folge der korrigierten Werte der thermischen Eigenschaften konvergiert.If necessary, a repeated correction of the value of the thermal properties can be carried out repeatedly on the basis of the corrected flow, and thus again a new determination of a corrected flow can be carried out until the sequence of the corrected flow measured values or the sequence of the corrected values of the thermal properties converges.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird anhand der Phasendifferenz bzw. des Werts der thermischen Eigenschaft ein Wert eines Mischungsverhältnisses eines gemischten Mediums bestimmt und signalisiert. Gemäß einer Ausgestaltung dieser Weiterbildung der Erfindung wird der Wert des Mischungsverhältnisses in der Weise signalisiert wird, dass ein Alarm ausgegeben wird, wenn der Wert von einem Sollwert um mehr als einen Toleranzwert abweicht, und/oder dass der Wert als Zahlenwert ausgegeben wird.According to one embodiment of the invention, based on the phase difference or the value of the thermal property, a value of a mixing ratio of a mixed medium is determined and signaled. According to one embodiment of this development of the invention, the value of the mixing ratio is signaled in such a way that an alarm is issued when the value of a setpoint by more than a tolerance value deviates, and / or that the value is output as a numerical value.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Bestimmung des Massedurchflusses anhand eines Teilstroms des Mediums in einer Bypass-Leitung, welche parallel zu einer Leitung verläuft in welcher der um den Teilstrom verminderte Massedurchfluss des Mediums verläuft, wobei die Strömungsgeschwindigkeit des Teilstroms in der Bypass-Leitung niedriger ist als die Strömungsgeschwindigkeit in der Hauptleitung.According to one embodiment of the invention, the determination of the mass flow on the basis of a partial flow of the medium in a bypass line, which runs parallel to a line in which the reduced mass flow of the medium through the partial flow of the medium, wherein the flow rate of the partial flow in the bypass line is lower is as the flow rate in the main line.

Der erfindungsgemäße Messumformer zum Bestimmen des Massedurchflusses eines Mediums durch eine Leitung, insbesondere mit dem erfindungsgemäßen Verfahren umfasst:

  • – eine Wärmequelle im thermischen Kontakt mit einem von der Leitung umschlossenen Volumen;
  • – mindestens einen ersten Temperatursensor im thermischen Kontakt mit dem von der Leitung umschlossenen Volumen, wobei der erste Temperatursensor bezogen auf eine Strömungsrichtung des Mediums oberhalb der Wärmequelle positioniert ist;
  • – mindestens einen zweiten Temperatursensor im thermischen Kontakt mit dem von der Leitung umschlossenen Volumen, wobei der zweite Temperatursensor bezogen auf die Strömungsrichtung des Mediums unterhalb der Wärmequelle positioniert ist;
  • – eine Schaltung zum Betreiben der Wärmequelle und der Temperatursensoren; und
  • – eine Auswertungsschaltung zum Erfassen mindestens des ersten und des zweiten Temperatursignals,
wobei die Auswertungsschaltung Mittel aufweist, um anhand des Verlaufs des ersten Temperatursignals und des Verlaufs des zweiten Temperatursignals eine Phasendifferenz zwischen den beiden Temperatursignalen sowie deren Amplituden zu ermitteln, sowie anhand der Phasendifferenz einen Wert einer thermische Eigenschaft des Mediums zu bestimmen und anhand der Amplituden des ersten und des zweiten Temperatursignals sowie anhand des Werts der thermischen Eigenschaft des Mediums einen Wert des Durchflusses zu ermitteln.The transmitter according to the invention for determining the mass flow rate of a medium through a line, in particular with the method according to the invention comprises:
  • A heat source in thermal contact with a volume enclosed by the conduit;
  • - At least a first temperature sensor in thermal contact with the volume enclosed by the conduit, wherein the first temperature sensor is positioned relative to a flow direction of the medium above the heat source;
  • - At least a second temperature sensor in thermal contact with the volume enclosed by the conduit, wherein the second temperature sensor is positioned with respect to the flow direction of the medium below the heat source;
  • A circuit for operating the heat source and the temperature sensors; and
  • An evaluation circuit for detecting at least the first and second temperature signals,
wherein the evaluation circuit has means for determining a phase difference between the two temperature signals and their amplitudes based on the profile of the first temperature signal and the course of the second temperature signal, as well as to determine a value of a thermal property of the medium based on the phase difference and based on the amplitudes of the first and the second temperature signal and based on the value of the thermal property of the medium to determine a value of the flow.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die Auswertungseinheit eine Datenverarbeitungseinheit, insbesondere einen Mikroprozessor.According to one embodiment of the invention, the evaluation unit comprises a data processing unit, in particular a microprocessor.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die Wärmequelle ein Widerstandsheizelement.According to one embodiment of the invention, the heat source comprises a resistance heating element.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind die Wärmequelle und die Temperatursensoren in ein Bauelement integriert.According to one embodiment of the invention, the heat source and the temperature sensors are integrated into one component.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der Abstand zwischen dem ersten Temperatursensor und der Wärmequelle größer als der Abstand zwischen dem zweiten Temperatursensor und der Wärmequelle.According to one embodiment of the invention, the distance between the first temperature sensor and the heat source is greater than the distance between the second temperature sensor and the heat source.

Der erste und der zweite Temperatursensor sowie die Wärmequelle können beispielsweise Metallschichten umfassen, welche mittels photolithographischer Methoden auf einem Träger, insbesondere einem Membranträger präpariert sind.The first and the second temperature sensor and the heat source may comprise, for example, metal layers which are prepared by means of photolithographic methods on a support, in particular a membrane support.

In einer Weiterbildung der der Erfindung sind bezogen auf die Strömungsrichtung des Mediums oberhalb des Heizers und/oder unterhalb des Heizers jeweils zwei Temperatursensoren mit unterschiedlichem Abstand zum Heizer angeordnet.In a development of the invention, two temperature sensors with different distances from the heater are arranged relative to the flow direction of the medium above the heater and / or below the heater.

Die Erfindung wird nun anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt:The invention will now be explained with reference to the embodiment shown in the drawings. It shows:

1: den Zusammenhang zwischen den Amplituden der Temperatursignale eines erfindungsgemäßen Messumformers und der Wärmeleitfähigkeit des Mediums bei einer Spitzenheizleistung von 17 mW und einer Modulationsfrequenz des Heizers von 1 Hz; 1 : the relationship between the amplitudes of the temperature signals of a transmitter according to the invention and the thermal conductivity of the medium at a peak heating power of 17 mW and a modulation frequency of the heater of 1 Hz;

2: den Zusammenhang zwischen den Phasenverschiebungen der Temperatursignale gegenüber dem Heizer eines erfindungsgemäßen Messumformers und der Wärmeleitfähigkeit des Mediums bei einer Spitzenheizleistung von 17 mW und einer Modulationsfrequenz des Heizers von 1 Hz; 2 : the relationship between the phase shifts of the temperature signals to the heater of a transmitter according to the invention and the thermal conductivity of the medium at a peak heat output of 17 mW and a modulation frequency of the heater of 1 Hz;

3: den Zusammenhang zwischen den Phasenverschiebungen der Temperatursignale gegenüber dem Heizer eines erfindungsgemäßen Messumformers und der Durchflussrate von Luft bei einer Spitzenheizleistung von 11 mW und einer Modulationsfrequenz des Heizers von 1 Hz; 3 : the relationship between the phase shifts of the temperature signals versus the heater of a transmitter according to the invention and the flow rate of air at a peak heating power of 11 mW and a heater frequency of 1 Hz;

4: den Zusammenhang zwischen den Amplituden der Temperatursignale eines erfindungsgemäßen Messumformers und der Durchflussrate von Luft Mediums bei einer Spitzenheizleistung von 11 mW und einer Modulationsfrequenz des Heizers von 1 Hz; und 4 : the relationship between the amplitudes of the temperature signals of a transmitter according to the invention and the flow rate of air medium at a peak heating power of 11 mW and a modulation frequency of the heater of 1 Hz; and

5: eine Aufsicht auf eine Sensorbaugruppe eines erfindungsgemäßen Messumformers. 5 : A plan view of a sensor assembly of a transmitter according to the invention.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf dem Einsatz einer Sensorbaugruppe wie sie in 5 dargestellt ist. Die Sensorbaugruppe umfasst einen Heizer 1 der mit modulierter Heizleistung betrieben wird, wobei, bezogen auf die Strömungsrichtung eines Mediums oberhalb des Heizers ein Temperatursensor 2 und unterhalb des Heizers ein zweiter Temperatursensor 3 angeordnet ist. Die Temperatursensoren können insbesondere Pt-Widerstandselemente aufweisen. Wobei der Heizer ebenfalls ein Pt-Widerstandselement aufweisen kann. Der Heizer 1 und die Temperatursensoren 2, 3 sind bevorzugt auf einer thermisch isolierenden Trägermembran 4 angeordnet, die beispielsweise Polyimid aufweisen kann, und in ihrem Randbereich auf einem strukturierten Glasträger aufliegt.The inventive method is based on the use of a sensor assembly as in 5 is shown. The sensor assembly includes a heater 1 which is operated with modulated heating power, wherein, based on the flow direction of a medium above the heater, a temperature sensor 2 and below the heater, a second temperature sensor 3 is arranged. The temperature sensors may in particular have Pt resistance elements. Wherein the heater may also have a Pt resistance element. The heater 1 and the temperature sensors 2 . 3 are preferred on a thermally insulating carrier membrane 4 arranged, which may for example comprise polyimide, and rests in its edge region on a structured glass carrier.

Die Spitzenheizleistung des Heizers beträgt mindestens 3 mW, wobei der Abstand des oberhalb angeordneten Temperatursensors zum Heizer mindestens 400 μm beträgt, und der Abstand des unterhalb angeordneten Temperatursensors zum Heizer zwischen 1000 μm und 250 μm beträgt.The peak heating power of the heater is at least 3 mW, wherein the distance of the above-arranged temperature sensor to the heater is at least 400 microns, and the distance of the temperature sensor arranged below the heater is between 1000 .mu.m and 250 .mu.m.

Anhand von 1 ist ersichtlich, dass die Amplitude der Temperatursignale, die von den Temperatursensoren ausgegeben werden eine Funktion der Wärmeleitfähigkeit des Mediums ist. Die Daten in 1 wurde erhoben, indem die Sensoranordnung einer binären Mischung von Methan und Kohlendioxid mit variablem Mischungsverhältnis bei einer Durchflussrate von 0 sccm ausgesetzt wurde. Diese Querempfindlichkeit der Amplituden zur Wärmeleitfähigkeit eines Mediums spricht dagegen, die Amplituden der Temperatursensoren ohne Berücksichtigung der thermischen Eigenschaften des Mediums zur Bestimmung des Durchflusses heranzuziehen.Based on 1 It can be seen that the amplitude of the temperature signals output by the temperature sensors is a function of the thermal conductivity of the medium. The data in 1 was collected by exposing the sensor array to a binary mixture of methane and carbon dioxide with variable mixing ratio at a flow rate of 0 sccm. This cross-sensitivity of the amplitudes to the thermal conductivity of a medium speaks against using the amplitudes of the temperature sensors without taking into account the thermal properties of the medium for determining the flow.

Der Ansatz zur erfindungsgemäßen Lösung dieses Problems ergibt sich aus den 2 und 3.The approach to the solution of this problem according to the invention results from the 2 and 3 ,

2 beruht auf dem Ergebnis von Messungen der Phasenverschiebungen der Temperatursensorsignale, wobei die Sensoranordnung einer binären Mischung von Methan und Kohlendioxid mit variablem Mischungsverhältnis bei einer Durchflussrate von 0 sccm ausgesetzt wurde. Es zeigt sich, dass die Phasenverschiebung zwischen den Signalen des Temperatursensors ebenfalls eine starke Abhängigkeit von der Wärmeleitfähigkeit des Mediums aufweist, was ebenfalls für die Differenz zwischen der Phasenverschiebung des oberhalb des Heizers angeordneten ersten Temperatursensors und des unterhalb des Heizers angeordneten zweiten Temperatursensors gilt. Die Phasendifferenz ist hier mit dem Faktor 4 multipliziert, um den Verlauf der Phasendifferenz im Vergleich zu den einzelnen Phasenverschiebungen hinreichend deutlich darzustellen. 2 is based on the result of measurements of the phase shifts of the temperature sensor signals, the sensor arrangement being exposed to a binary mixture of methane and carbon dioxide of variable mixing ratio at a flow rate of 0 sccm. It can be seen that the phase shift between the signals of the temperature sensor also has a strong dependence on the thermal conductivity of the medium, which also applies to the difference between the phase shift of the first temperature sensor arranged above the heater and the second temperature sensor arranged below the heater. Here, the phase difference is multiplied by the factor 4 in order to illustrate the course of the phase difference sufficiently clearly in comparison with the individual phase shifts.

3 fasst die Ergebnisse von Messungen der Phasenverschiebung der Temperatursensorsignale gegenüber dem Heizer bei einer von Luft durchströmten Sensoranordnung in Abhängigkeit der Durchflussrate zusammen. Hier ist besonders hervorzuheben, dass die Differenz der Phasenverschiebungen über einen weiten Durchflussbereich eine vergleichsweise schwache Abhängigkeit von der Durchflussrate aufweist. Auch hier ist zur Verdeutlichung des Verlaufs der Phasendifferenz im Vergleich zu den einzelnen Phasenverschiebungen der Wert der Phasendifferenz mit dem Faktor 4 multipliziert. 3 summarizes the results of measurements of the phase shift of the temperature sensor signals relative to the heater in an air-flow sensor arrangement as a function of the flow rate. It should be emphasized here that the difference in the phase shifts has a comparatively weak dependence on the flow rate over a wide flow range. Again, to illustrate the course of the phase difference compared to the individual phase shifts, the value of the phase difference is multiplied by the factor 4.

Insoweit als die Phasendifferenz hier bis beispielsweise etwa 800 sccm nur eine schwache Durchflussratenabhängigkeit aufweist, kann anhand der beobachteten Phasendifferenz über den in 2 dargestellten Zusammenhang die Wärmeleitfähigkeit des Mediums ermittelt bzw. abgeschätzt werden. Damit kann dann anhand der Amplituden der Temperatursignale die Durchflussrate berechnet werden, wobei der Zusammenhang zwischen den Amplituden der Temperatursignale und der Durchflussrate für Luft in 4 dargestellt ist.Insofar as the phase difference has only a weak flow rate dependence up to, for example, about 800 sccm, it can be determined from the observed phase difference over the in 2 shown relationship, the thermal conductivity of the medium can be determined or estimated. Thus, the flow rate can be calculated based on the amplitudes of the temperature signals, wherein the relationship between the amplitudes of the temperature signals and the flow rate for air in 4 is shown.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann nun anhand der ermittelten Durchflussrate, und eines Modells für den Zusammenhang zwischen der Phasendifferenz und der Durchflussrate eines Mediums auf die Phasendifferenz bei Standardbedingungen, beispielsweise bei einer Durchflussrate des Mediums von Null zurückgerechnet werden. Mit dieser Phasendifferenz bei Standardbedingungen kann dann eine korrigierte Wärmeleitfähigkeit des Mediums gemäß 2 ermittelt werden, was schließlich eine korrigierte Bestimmung der Durchflussrate anhand der Amplituden der Temperatursignale ermöglicht. Dieses Verfahren kann ggf. iterativ wiederholt werden, bis die Folge der korrigierten Durchflussraten hinreichend konvergiert.In a further development of the invention, it is now possible, based on the determined flow rate, and a model for the relationship between the phase difference and the flow rate of a medium, to calculate back to the phase difference under standard conditions, for example at a flow rate of the medium of zero. With this phase difference under standard conditions, a corrected thermal conductivity of the medium can then be determined according to 2 can be determined, which finally allows a corrected determination of the flow rate based on the amplitudes of the temperature signals. If necessary, this procedure can be repeated iteratively until the sequence of corrected flow rates converges sufficiently.

Claims (16)

Verfahren zum Bestimmen des Massedurchflusses eines Mediums in einer Leitung, umfassend: – Betreiben einer modulierten Wärmequelle im thermischen Kontakt mit dem Medium; – Erfassen des Verlaufs mindestens eines ersten Temperatursignals von mindestens einem ersten Temperatursensor im thermischen Kontakt mit dem Medium, welcher bezogen auf die Strömungsrichtung des Mediums oberhalb der Wärmequelle positioniert ist; – Erfassen des Verlaufs mindestens eines zweiten Temperatursignals von mindestens einem zweiten Temperatursensor im thermischen Kontakt mit dem Medium, welcher bezogen auf die Strömungsrichtung des Mediums unterhalb der Wärmequelle positioniert ist; – Bestimmen einer Phasendifferenz zwischen dem ersten Temperatursignal und dem zweiten Temperatursignal sowie der Amplitude des ersten Temperatursignals und der Amplitude des zweiten Temperatursignals; – Bestimmen eines Werts einer thermischen Eigenschaft des Mediums anhand der Phasendifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Temperatursignal; und – Bestimmen eines Werts des Durchflusses des Mediums anhand der Amplituden des ersten und des zweiten Temperatursignals unter Berücksichtigung des Werts der thermischen Eigenschaft des Mediums.A method of determining the mass flow rate of a medium in a conduit, comprising: - operating a modulated heat source in thermal contact with the medium; Detecting the course of at least one first temperature signal from at least one first temperature sensor in thermal contact with the medium, which is positioned above the heat source with respect to the flow direction of the medium; Detecting the course of at least one second temperature signal from at least one second temperature sensor in thermal contact with the medium, which is positioned below the heat source with respect to the flow direction of the medium; Determining a phase difference between the first temperature signal and the second temperature signal and the amplitude of the first temperature signal and the amplitude of the second temperature signal; - determining a value of a thermal property of the medium based on the phase difference between the first and the second temperature signal; and - Determining a value of the flow of the medium based on the amplitudes of the first and the second temperature signal taking into account the value of the thermal property of the medium. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Wärmequelle ein Heizelement, insbesondere ein Widerstandsheizelement umfasst.The method of claim 1, wherein the heat source comprises a heating element, in particular a resistance heating element. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die thermische Eigenschaft des Mediums von der Wärmeleitfähigkeit, den Wärmeübergangskoeffizienten zwischen dem Medium und den Temperatursensoren bzw. der Wärmequelle, der Wärmekapazität und/oder der Temperaturleitfähigkeit des Mediums abhängt.The method of claim 1 or 2, wherein the thermal property of the medium on the thermal conductivity, the heat transfer coefficient between the medium and the temperature sensors or the heat source, the heat capacity and / or the thermal diffusivity of the medium depends. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in die Bestimmung des Durchflusses weiterhin die Heizleistung eingeht.Method according to one of claims 1 to 3, wherein in the determination of the flow continues to receive the heating power. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend: Überprüfen der Validität des anhand der Phasendifferenz bestimmten Werts der thermischen Eigenschaft des Mediums anhand des ermittelten Durchflusses.Method according to one of the preceding claims, further comprising: Check the validity of the value of the thermal property of the medium determined by the phase difference based on the determined flow. Verfahren nach Anspruch 5, weiterhin umfassend: Korrigieren des anhand der Phasendifferenz bestimmten Werts der thermischen Eigenschaft des Mediums anhand des bestimmten Durchflusses; und Bestimmen eines korrigierten Durchflusses des Mediums anhand der Amplituden des ersten und des zweiten Temperatursignals unter Berücksichtigung des korrigierten Werts der thermischen Eigenschaft des Mediums.The method of claim 5, further comprising: Correcting the value of the thermal property of the medium determined by the phase difference based on the determined flow; and Determining a corrected flow of the medium based on the amplitudes of the first and the second temperature signal taking into account the corrected value of the thermal property of the medium. Verfahren nach Anspruch 6, wobei wiederholt anhand des korrigierten Durchflusses eine erneute Bestimmung eines korrigierten Werts der thermischen Eigenschaften erfolgt, der dann wieder in die Bestimmung eines korrigierten Durchflusses eingeht, bis die Folge der korrigierten Werte des Durchflusses bzw. der korrigierten Werte der thermischen Eigenschaften konvergiert.The method of claim 6, wherein a repeated determination of a corrected value of the thermal properties takes place on the basis of the corrected flow, which then again enters the determination of a corrected flow until the sequence of corrected values of the flow or the corrected values of the thermal properties converges , Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei anhand der Phasendifferenz bzw. des Werts der thermischen Eigenschaft ein Wert eines Mischungsverhältnisses eines gemischten Mediums bestimmt und signalisiert wird.Method according to one of claims 1 to 7, wherein based on the phase difference or the value of the thermal property, a value of a mixing ratio of a mixed medium is determined and signaled. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Wert des Mischungsverhältnisses in der Weise signalisiert wird, dass ein Alarm ausgegeben wird, wenn der Wert von einem Sollwert um mehr als einen Toleranzwert abweicht, und oder dass der Wert als Zahlenwert ausgegeben wird.The method of claim 8, wherein the value of the mixing ratio is signaled such that an alarm is issued when the value deviates from a setpoint by more than a tolerance value, and or that the value is output as a numerical value. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Bestimmung des Massedurchflusses anhand eines Teilstroms des Mediums in einer Bypass-Leitung erfolgt, welche parallel zu einer Leitung verläuft in welcher der um den Teilstrom verminderte Massedurchfluss des Mediums verläuft, wobei die Strömungsgeschwindigkeit in der Bypass-Leitung niedriger ist als in der Hauptleitung.The method of claim 9, wherein the determination of the mass flow on the basis of a partial flow of the medium takes place in a bypass line which runs parallel to a line in which the reduced mass flow of the medium through the partial flow of the medium, wherein the flow velocity in the bypass line is lower as in the main. Messumformer zum Bestimmen des Massedurchflusses eines Mediums durch eine Leitung nach den Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Messumformer umfasst: – eine Wärmequelle im thermischen Kontakt mit einem von der Leitung umschlossenen Volumen; – mindestens einen ersten Temperatursensor im thermischen Kontakt mit dem von der Leitung umschlossenen Volumen, wobei der erste Temperatursensor bezogen auf eine Strömungsrichtung des Mediums oberhalb der Wärmequelle positioniert ist; – mindestens einen zweiten Temperatursensor im thermischen Kontakt mit dem von der Leitung umschlossenen Volumen, wobei der zweite Temperatursensor bezogen auf die Strömungsrichtung des Mediums unterhalb der Wärmequelle positioniert ist; – eine Schaltung zum Betreiben der Wärmequelle; und – eine Auswertungsschaltung zum Erfassen des ersten und des zweiten Temperatursignals, wobei die Auswertungsschaltung Mittel aufweist, um anhand des Verlaufs des ersten Temperatursignals und des Verlaufs des zweiten Temperatursignals eine Phasendifferenz zwischen den beiden Temperatursignalen sowie deren Amplituden zu ermitteln, sowie anhand der Phasendifferenz einen Wert einer thermische Eigenschaft des Mediums zu bestimmen und anhand der Amplituden des ersten und des zweiten Temperatursignals sowie anhand des Werts der thermischen Eigenschaft des Mediums einen Wert des Durchflusses zu ermitteln.A transmitter for determining the mass flow rate of a medium through a conduit according to the methods of any one of claims 1 to 10, wherein the transmitter comprises: A heat source in thermal contact with a volume enclosed by the conduit; - At least a first temperature sensor in thermal contact with the volume enclosed by the conduit, wherein the first temperature sensor is positioned relative to a flow direction of the medium above the heat source; - At least a second temperature sensor in thermal contact with the volume enclosed by the conduit, wherein the second temperature sensor is positioned with respect to the flow direction of the medium below the heat source; A circuit for operating the heat source; and An evaluation circuit for detecting the first and second temperature signals, wherein the evaluation circuit has means for determining a phase difference between the two temperature signals and their amplitudes based on the profile of the first temperature signal and the course of the second temperature signal, and for determining a value of a thermal property of the medium based on the phase difference and based on the amplitudes of the first and the second temperature signal and based on the value of the thermal property of the medium to determine a value of the flow. Messumformer nach Anspruch 11, wobei die Auswertungseinheit eine Datenverarbeitungseinheit, insbesondere einen Mikroprozessor umfasst.Transmitter according to claim 11, wherein the evaluation unit comprises a data processing unit, in particular a microprocessor. Messumformer nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Wärmequelle ein Widerstandsheizelement umfasst.Transmitter according to claim 11 or 12, wherein the heat source comprises a resistance heating element. Messumformer nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Wärmequelle und die beiden Temperatursensoren in ein Bauelement integriert sind.Transmitter according to one of claims 11 to 13, wherein the heat source and the two temperature sensors are integrated into one component. Messumformer nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei der Abstand zwischen dem ersten Temperatursensor und der Wärmequelle größer ist als der Abstand zwischen dem zweiten Temperatursensor und der Wärmequelle. Transmitter according to one of claims 11 to 14, wherein the distance between the first temperature sensor and the heat source is greater than the distance between the second temperature sensor and the heat source. Messumformer nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei der erste und der zweite Temperatursensor sowie die Wärmequelle Metallschichten umfassen, welche mittels photolithographischer Methoden auf einem Träger, insbesondere einem Membranträger präpariert sind.Transmitter according to one of claims 11 to 15, wherein the first and the second temperature sensor and the heat source comprise metal layers, which are prepared by means of photolithographic methods on a support, in particular a membrane carrier.
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